熱力學平衡

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熱力學平衡(thermodynamic equilibrium),在沒有外界影響的條件下,如果某個系統(tǒng)各部分的宏觀性質(zhì)(如系統(tǒng)的化學成分,各物質(zhì)的量,系統(tǒng)的溫度、壓力、體積、密度等等)在長時間內(nèi)不發(fā)生任何變化,則稱該系統(tǒng)處于熱力學平衡狀態(tài)。不受外界影響的任何系統(tǒng),總是單向地趨向平衡狀態(tài)。
  在統(tǒng)計力學中,系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是相應的微觀量的統(tǒng)計平均值。當系統(tǒng)處于熱力學平衡時,系統(tǒng)內(nèi)的每個分子仍在處于不停的運動中,系統(tǒng)的微觀狀態(tài)也在不斷地發(fā)生變化,只是分子微觀運動的某些統(tǒng)計平均值不隨時間而改變。因此,熱力學平衡是一種動態(tài)平衡,稱為熱動平衡。
  一個熱力學系統(tǒng)必須同時達到下述幾方面的平衡,才能處于熱力學平衡狀態(tài)。
  熱平衡  如果系統(tǒng)內(nèi)沒有隔熱壁存在,則系統(tǒng)內(nèi)各部分的溫度相等。如果沒有隔絕外界的影響,在系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有隔熱壁存在的條件下,當系統(tǒng)達到熱平衡時,則系統(tǒng)與環(huán)境的溫度也相等。
  力學平衡  如果沒有剛性壁的存在,則系統(tǒng)內(nèi)各部分之間沒有不平衡的力存在。如果忽略重力場的影響,則達到力學平衡時系統(tǒng)內(nèi)各部分的壓強應該相等。如果系統(tǒng)和環(huán)境之間沒有剛性壁存在,則平衡時系統(tǒng)和環(huán)境之間也沒有不平衡的力存在,系統(tǒng)和環(huán)境的邊界將不隨時間而移動。
  相平衡  如果系統(tǒng)是一個非均相的,則平衡時系統(tǒng)中各相可以長時間共存,各相的組成和數(shù)量都不隨時間而改變。相平衡的條件是:系統(tǒng)中的B組元在各相中的化學勢相等
  化學平衡  系統(tǒng)內(nèi)各物質(zhì)之間如果可以發(fā)生化學反應,則達到平衡時系統(tǒng)的化學組成及各物質(zhì)的數(shù)量將不隨時間而改變。

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